内容正文:
高2028届高二上期第一次月考物理试题
考试时间:75分钟 总分:100分
一、单选题(每小题4分,共28分)
1.下列关于静电场及静电现象说法正确的是( )
A.若电场中的某点不放试探电荷,则该点的电场强度一定为0
B.法国科学家库仑认为电荷之间的相互作用通过场来传递,提出了电场的概念
C.公式表明在点电荷的电场中,某点的电场强度的大小与电荷量Q成正比
D.优质耳机线内包裹着金属丝网是利用了静电吸附的原理
2.如图,用两根绝缘细线把质量分别为、的A、B带电小球(视为质点)悬挂在同一点,两小球恰好静止于同一水平面上,细线与竖直方向的夹角分别为、且,A、B两球所受库仑力大小分别为、,则下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
3.如图所示,△ABC是边长为l的等边三角形。在顶点A放置一个电荷量为Q的正点电荷,在顶点B放置一个电荷量为Q的负点电荷。已知静电力常量为k,则C点的电场强度( )
A.大小为 B.大小为
C.方向与AB平行向左 D.方向垂直AB向下
4.如图所示,正方体,在和处放置电量分别为、的点电荷,则下列说法正确的是( )
A.点和点电场强度相同 B.点和点电势相同
C.点和点两点电场强度之比为
D.将一正试探电荷沿棱从点移动到点,电场力不做功
5.如图中三条实线a、b、c表示三个等差等势面。一个带电粒子射入电场后只在电场力作用下沿虚线所示路径由M点运动到N点,由图可以看出( )
A.三个等势面的电势关系是c >b >a B.带电粒子在 M点的加速度较大
C.带电粒子带负电 D.带电粒子在N点的动能较小,电势能较大
6.带电物体会在其周围产生电场。若某位置附近有多个带电体,则该位置的实际电场是各个带电体产生的电场叠加的结果。a、b是x轴上两个点电荷,电荷量分别为和,沿x轴a、b之间各点对应的电势高低如图中曲线所示,aP之间的距离大于bP之间的距离,从图中可以判断以下说法中正确的是( )
A.a是正电荷,b是负电荷
B.a的电荷量小于b的电荷量
C.只在电场力作用下负电荷从靠近a处沿x轴移到靠近b处,速度先减小后增大
D.只在电场力作用下负电荷从靠近a处沿x轴移到靠近b处,加速度先增大后减小
7.图中虚线、、、、代表匀强电场内间距相等的一组等势面,相邻等势面间的距离为5cm,已知平面上的电势为2V。一电子经过时的动能为10eV,从到的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法中错误的是( )
A.平面上的电势为零 B.匀强电场的场强大小为
C.该电子经过平面时,其电势能为 D.该电子可能到达不了平面
二、多选题(每小题6分,共18分)
8.如图,平行板电容器与一直流电源连接,下极板接地,静电计金属球与电容器上极板连接,静电计开始时所带电荷量很少,可忽略。开关闭合,稳定时一带电的油滴静止于两极板间的点。若断开开关,将平行板电容器的下极板竖直向下平移一小段距离,则下列说法正确的是( )
A.带电油滴保持静止 B.静电计指针的张角保持不变
C.点电势变大 D.带电油滴的电势能变大
9.如图所示,在与纸面平行的匀强电场中有A、B、C三点,其电势分别为8φ、6φ和4φ(φ>0),A、B、C分别位于纸面内一等边三角形的顶点上,M为AC边的中点,AM=L。一质子以速度v0从A点出发,方向与AC垂直,经过一段时间质子恰好经过B点。不计重力,下列说法正确的是( )
A.AM两点的电势差为2φ B.电场强度方向由A 指向B
C.质子从A 点运动到B 点所用时间为 D.电场强度大小为
10.如图所示,质量为m、带电量为的带电粒子在水平方向的匀强电场中运动,已知粒子在A点时速度为v,方向与电场线垂直,在B点时速度大小为,A、B两点距离为d,粒子重力不计,下列说法正确的是( )
A.电场方向水平向右 B.A、B两点的电压
C.电场强度的大小为 D.粒子从A点到B点的时间为
三、实验题
11.(6分)某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。A是一个带正电的物体,系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离,静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。步骤一:把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置,比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。步骤二:使小球处于同一位置,增大或减小小球所带的电荷量,比较小球所受的静电力的大小。
(1)该实验采用的方法是 ________(填正确选项前的字母)。
A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法
(2)实验表明,电荷之间的静电力随着电荷量的增大而 ________,随着距离的增大而 ________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)小球的质量用m表示,重力加速度为g,可认为物体A与小球在同一水平线上,当小球偏离竖直方向的角度为θ时保持静止,小球所受电场力大小为 ________。
12.(10分)如图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容C与其极板间距离、极板间正对面积S之间的关系装置图。请回答下列问题:
(1)本实验采用的科学方法是______。
A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法
(2)正对面积减小时,静电计指针的偏转角度______;板间距离增大时,电容器的电容C______(两空均选填“增大”“减小”或 “不变”)
(3)如图甲所示是观察电容器的充、放电现象实验装置的电路图。电源输出电压恒为,S是单刀掷开关,为灵敏电流计,C为平行板电容器。
①当开关S接______时(选填“1”或“2”),平行板电容器充电。电容器充电完毕,断开开关,此时如图电路图中电容器上极板______(填“带正电”、“带负电”或“不带电”);
②放电过程中电容器的电压______、电容C______(填“变小”或“变大”或“不变”);
③将G表换成电流传感器,电容器充电完毕后,再让电容器放电,其放电电流随时间变化的图像如图乙所示,已知图线与横轴所围的面积约为41个方格,则电容器释放的电荷量为______C,可算出电容器的电容C为______F。
四、解答题
13.(12分)如图所示,一倾角的光滑绝缘斜面固定在方向竖直向下的匀强电场中,电场强度大小,现有一质量m=0.05kg、电荷量的带正电小球(可视为质点),从斜面顶端处由静止沿斜面向下运动至底端处,已知斜面的长度,取重力加速度。
(1)求小球运动的加速度大小;
(2)求小球在斜面上运动的时间;
(3)小球的电势能如何变化?变化量为多少?
14.(12分)如图所示,两异种点电荷的电荷量均为,绝缘竖直平面过两点电荷连线的中点O且与连线垂直,平面上A、O两点位于同一竖直线上,,点电荷到O点的距离也为l。现有比荷、带负电的小物块(可视为质点),从A点以初速度向下滑动,取g=10m/s2,。
(1)求A点电场强度;
(2)若物块与平面的动摩擦因数为,求物块在A点的加速度;
(3)若绝缘竖直平面光滑,求物块到O点时,两异种点电荷对物块做的功及物体速度大小。
15.(14分)如图所示,竖直平面直角坐标系xOy,第Ⅲ象限内固定有半径为R的四分之一光滑绝缘圆弧轨道BC,轨道的圆心在坐标原点O,B端在x轴上,C端在y轴上,同时存在大小为,方向水平向右的匀强电场。第Ⅳ象限x=0与x=3R之间有大小为,方向竖直向下的匀强电场。现将一质量为m,电荷量为q的带负电小球从B点正上方高2R处的A点由静止释放,并从B点进入圆弧轨道,重力加速度用g表示,求:
(1)小球经过B点时的速度大小vB;
(2)小球经过第Ⅲ象限的C点时对轨道的压力大小;
(3)小球运动到y轴右侧后离开电场时的坐标。
试卷第4页(共4页)
试卷第3页(共4页)
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参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
D
A
B
D
C
C
AC
AC
BD
1.C
【详解】A.电场强度是电场的固有属性,仅由电场本身决定,与是否放置试探电荷无关,故A错误;
B.最早提出电场概念、认为电荷间相互作用通过场传递的科学家是法拉第,库仑的贡献是总结出库仑定律,故B错误;
C.是点电荷电场强度的决定式,对于电场中确定的某点,为定值,该点电场强度大小与场源电荷电荷量成正比,故C正确;
D.耳机线内包裹金属丝网是利用静电屏蔽原理,屏蔽外界电场对音频信号的干扰,和静电吸附无关,故D错误。
故选C。
2.D
【详解】AB.两小球间的库仑力是一对相互作用力,大小相等,即,故A错误,B错误。
CD.分别对、两球受力平衡,有,
由,得
因且两角均为锐角,所以,则,故C错误,D正确。
故选D。
3.A
【详解】AB.正点电荷在C点的电场强度大小为
负点电荷在C点的电场强度大小为
C点的电场强度大小为,A正确,B错误;
CD.根据矢量的合成可知电场强度方向与AB平行向右,CD错误。
故选A。
4.B
【详解】A.根据等量异种电荷的电场线分布特点及对称性可知,、两点电场强度方向不同,故A错误;
B.平面是、连线的中垂面,、在同一等势面上两点电势相等,故B正确;
C.设正方体的边长为,因为等边三角形,故、在点产生的场强方向互成且大小相等,故 B点的电场强度大小为
、在点产生的场强大小相等且方向互相垂直,故点的电场强度大小为
故B、两点电场强度的比值为,故C错误;
D.点距较近,其电势大于零,点电势等于零,故、两点电势不同,将一正试探电荷沿棱从点移动到点,电势能减小,电场力做正功,故 D错误。
故选B。
5.D
【详解】AC.带电粒子所受电场力指向轨迹的凹侧且与等势面垂直,大致向右下,但因电场线方向不确定,所以带电粒子电性不能确定,也不能确定三个等势面的电势高低关系,故AC错误;
B.N点的等势面比M点密集,可知N点的电场线也比M点密集,则N点场强比M点大,带电粒子在N点所受电场力比在M点大,带电粒子在N点的加速度较大,故B错误;
D.从M点到N点,带电粒子所受电场力与速度方向成钝角,所以电场力做负功,电势能增加,动能减小,即带电粒子在N点的动能较小,电势能较大,故D正确。
故选D。
6.C
【详解】AB.作出x轴上电场线如图所示
可知处合场强为0,则和在处场强大小相等,方向相反,根据
可知,a的电荷量大于b的电荷量,a、b都是正电荷,AB错误;
C.只在电场力作用下负电荷从靠近a处沿x轴移到靠近b处,电势能先增大后减小,电场力先做负功后做正功,故速度先减小后增大,C正确;
D.根据
可知图像斜率表示电场强度,由图可知,电场强度先减小后增大,根据
可得只在电场力作用下负电荷从靠近a处沿x轴移到靠近b处,加速度先减小后增大,D错误。
故选C。
7.C
【详解】A.虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,一电子经过a时的动能为10eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV,动能减小了6eV,电势能增加了6eV,因此a、b、c、d、f相邻两个等势面间的电势差为2V,因平面b上的电势为2V,由于电子的电势能增加,等势面电势由a到f是降低的,因此平面c上的电势为零,故A正确,不符合题意;
根据上述分析可知,匀强电场的电场强度大小为,故B正确,不符合题意;
C.根据上述分析可知,d点的电势为,因此电子在d点具有的电势能为,故C错误,符合题意;
D.由上分析可知,当电子由a向f方向运动,则电子到达平面f的动能为2eV,由于题目中没有说明电子如何运动,因此也可能电子在匀强电场中做抛体运动,则可能不会到达平面f,故D正确,不符合题意。
故选C。
8.AC
【详解】B.若断开开关K,由于静电计所带电荷量很少,可忽略不计,所以可认为电容器所带电荷量保持不变。将平行板电容器的下极板竖直向下平移一小段距离,板间距离增大,根据可知电容器的电容变小;由分析可知,电容器极板间电压增大,则静电计指针的张角变大,故B错误;
A.根据
可得
可知板间电场强度不变,带电油滴受到的电场力保持不变,则带电油滴仍保持静止状态,故A正确;
CD.根据U=Ed,由于板间电场强度不变,P点与下极板距离变大,又下极板接地,电势为零,可知P点电势变大;
根据平衡条件可知,带电油滴受到的电场力竖直向上,与电场方向相反,则带电油滴带负电;
根据Ep=qφ,可知带电油滴在P点电势能变小,故C正确,D错误。
故选AC。
9.AC
【详解】A.由于M为AC边的中点,则
解得
可得,故A正确;
BD.BM为等势线,电场强度方向垂直于BM,由A指向C,电场强度大小为,故B错误,D错误;
C.质子以速度v0从A点出发,方向与AC垂直,则质子从A点做类平抛运动到B点,所用时间为,故C正确。
故选AC。
10.BD
【详解】A.粒子在B点的合速度满足
解得沿电场方向的末速度
说明粒子沿水平向右加速,电场力方向向右。粒子带负电,电场方向与负电荷受力方向相反,因此电场方向水平向左,故A错误;
B.根据动能定理,电场力做功等于动能变化,得
解得,故B正确;
D.垂直电场方向做匀速直线运动,位移
沿电场方向做初速度为0的匀加速直线运动,位移
因此
AB间距满足
解得,故D正确;
C.沿电场方向的位移
场强,故C错误。
故选BD。
11.(1)B
(2) 增大 减小
(3)
【详解】(1)此实验中比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小,再使小球处于同一位置,改变小球所带电荷量,比较小球所受静电力的大小,是采用了控制变量的方法。
故选B。
(2)[1]当小球处于同一位置,增大小球所带的电荷量时,细绳的偏转角越大,由电荷之间的静电力,可知电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大。
[2]当小球带电量不变时,小球距离带电物体越远时,细绳的偏转角越小,由电荷之间的静电力,可知电荷之间的静电力随着距离的增大而减小。
(3)当小球静止后,对小球受力分析,根据平衡条件和几何关系可知
12.(1)B
(2) 增大 减小
(3) 1 带正电 减小 不变
【详解】(1)探究平行板电容器的电容C与其极板间距离d、极板间正对面积S之间的关系应选用控制变量法进行研究。
故选B。
(2)[1]静电计指针的偏转角度与电容器两端的电压相关,根据
可知,正对面积S减小时,电容C减小,结合
可知,两极板间电势差U增大,静电计指针的偏转角度增大;
[2]根据
可知,板间距离d增大时,电容C减小。
(3)[1][2]电容器充电要与电源相连,所以开关S接1时平行板电容器充电,由于上极板与电源正极相连,故电容器上极板带正电;
[3][4]根据电容器定义式
电容器放电时电荷量减小,电压减小,电容大小不变;
[5]根据
可知放电电流随时间变化曲线与x轴所围成的面积即为通过的电荷量,每个小格的电荷量为
则总电荷量
[6]电容为
13.(1)
(2)
(3)电势能减少,
【详解】(1)对小球受力分析,如图所示,根据牛顿第二定律,有
解得
(2)根据运动学公式,有
解得
(3)电场力做正功,故电势能减少,减少量为
代入数据解得
14.(1),方向水平向左
(2),方向竖直向上
(3)0,
【详解】(1)两异种点电荷在A点的场强根据场强叠加原则,可知A点的电场强度的大小为
方向水平向左。
(2)若物块与平面的动摩擦因数为,物块在A点受到竖直向下的重力、水平向右的电场力、水平向左的支持力和竖直向上的摩擦力,根据牛顿第二定律有
又,
联立解得
方向竖直向上。
(3)AO线上的场强均水平向左,可知物块受电场力方向与速度垂直,可知电场力做功W=0
若绝缘竖直平面光滑,只有重力做功,根据动能定理有
解得物块到O点的速度大小
15.(1)
(2)5.5mg
(3)(3R,0)
【详解】(1)带负电小球从A点由静止释放到B点,根据自由落体运动规律可得
则小球经过B点时的速度大小为
(2)小球从B点运动到C点,根据动能定理可得
解得
在C点,根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可得,小球对轨道的压力大小为5.5mg;
(3)在第Ⅳ象限电场中,小球做类平抛运动,假设能从电场所在0-3R区域离开电场,则水平方向,有
竖直方向,有,
联立解得
假设成立,即小球从右侧电场边界与x轴的交点离开电场,离开时与x轴的交点坐标为(3R,0)。
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